阅读下面的文章,完成文后各题生物发光的奥秘说到生物世界里的发光现象,人们首先会想到萤火虫,但是除了这种昆虫外,还有许多生物也能发光。人们发现,不同的生物会发出

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生物发光的奥秘
说到生物世界里的发光现象,人们首先会想到萤火虫,但是除了这种昆虫外,还有许多生物也能发光。人们发现,不同的生物会发出不同颜色的光来。所有的植物在阳光照射后都会发出一种很暗淡的红光,微生物一般都会发出淡淡的蓝光或者绿光,某些昆虫会发出黄光。仔细地划分一下,生物发光可分两类:一类是被动发光,如植物,那些微弱的红光不过是没能参与光合作用的多余的光,这种光对植物是否有着生物学上的意义目前还是个谜,但一般的看法是这种光无意义,就像涂有荧光物质的材料经强光照射后再置于黑暗中发光那样;另一类是主动发光,尽管有一些主动发光的意义目前还未全部认识清楚,但有一点是可以肯定的,绝大多数生物的主动发光是有用途的。光是一种能量,主动发光是对能量的一种消耗。生物的生存策略有一个最基本的共同点,那就是在维持生命的正常活动中最大限度地去节省能量,因此主动发光必定是主动发光生物生存的一个重要手段。
1885年,杜堡伊斯在实验室里提取出萤火虫的荧光素和荧光素酶,指出萤火虫的发光是一种化学反应。后来,科学家们又得到了荧光素酶的基因。经过科学家们的研究,萤火虫的发光原理被完全弄清楚了。我们知道,化学发光的物质有两种能态,即基态和激发态,前者能级低而后者能级很高。一般地说,在激发态时分子有很高并且不稳定的能量,它们很容易释放能量重新回到基态,当能量以光子形式释放时,我们就看到了生物发光。如果我们企图使一个物体发光,我们只需要给它足够的能量使它从基态变成激发态就行了。但生物要发光则需要体内的酶来参与,酶是一种催化剂,并且是高效率的催化剂。它可以促使化学反应的发生,给发光物质提供能量,且能保证消耗的能量尽量少而发光强度尽可能高。在萤火虫体内。ATP(三磷腺酸苷)水解产生能量提供给荧光素而发生氧化反应,每分解一个ATP氧化一个荧光素就会有一个光子产生,从而发出光来。目前已知,绝大多数的生物发光机制是这种模式。不过在发光的腔肠动物那里,荧光素则换成了光蛋白,如常见发光水母的绿荧光蛋白,这些绿荧光蛋白与钙或铁离子结合发生反应从而发出光来。
小题1:根据文意,下列对“生物发光”的理解,正确的一项是      (  )
A.生物发光可以分为两类:一类是无意义的被动发光,一类是有意义的主动发光。
B.生物发光指的是生物在激发态时因能量释放而形成的一种发光现象。
C.生物发光是一种化学发光现象,它只有在两种能态同时出现的情况下方能产生。
D.生物发光在发光的腔肠动物那里也需要通过发生化学反应来提供能量。
小题2:下列理解符合原文意思的一项是(  )
A.由于植物吸收的光部分未参与光合作用,因而有些植物只能发出暗淡的红光。
B.因为杜堡伊斯找到荧光素酶的基因,才使得萤火虫的发光原理被完全弄清楚。
C.科学家在分析物质的化学发光原理时,一般认为在激发态时分子很容易释放很高且不稳定的能量然后重新回到基态。
D.被动发光的生物拥有更多的基态,主动发光的生物拥有更多的激发态。
小题3:根据原文提供的信息,下列推断正确的一项是          (  )
A.只要一个ATP和一个荧光素发生氧化反应,萤火虫体内就会有一个光子产生。
B.生物之所以会发出不同颜色的光,是因为体内拥有荧光素或光蛋白。
C.生物发光需要体内的酶来参与,生物体内的酶越多,发出的光越强。反之亦然。
D.萤火虫发光原理的揭示,为人类开发利用高效节能的新光源提供了有益的启示。

答案

小题:D
小题:C
小题:D
解析

小题:A项第一自然段中有关文字说“被动发光”“一般的看法是这种光无意义”“尽管有一些主动发光的意义目前还未全部认识清楚”“绝大多数生物的主动发光是有用途的”,由此可知A项绝对化;B项由第二自然段文字可知,属于以偏赅全;C项据第二自然段文字可知,生物发光是两种能态相互转化而产生,非“两种能态同时出现”;D可从原文中“这些绿荧光蛋白与钙或铁离子结合发生反应从而发出光来”推知。
小题:A项,原文说“所有的植物在阳光照射后都会发出一种很暗淡的红光”,故A项说法无依据;B项,文中说“后来,科学家们又得到了荧光素酶的基因”,非杜堡伊斯找到;C项,可从文章第二段找到依据;D项,属于无中生有。
小题:A项,原文中说“每分解一个ATP氧化一个荧光素就会有一个光子产生”,是ATP水解产生能量提供给荧光素而发生氧化反应;B项,从原文可知,生物发光是因为其体内的荧光素或光蛋白与其他物质发生化学反应,给发光物质提供能量;C项,属于无中生有,原文认为“生物发光需要体内的酶来参与”,但没有说生物体内的酶和发出的光成正比关系;D项,属于合理的推断,体现了科学家研究此原理的现实意义。
举一反三
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深海呼吸
研究发现,具有深海潜水本领的动物们,首先具有一个神奇的肺。即使是被压扁变形收缩至原来体积的15%,也不会受到任何伤害,并且可以在短时间内自行恢复,而人类的肺却无法做到这一点。在分析海豹的肺组织时发现,因为它表面覆盖着一层由特殊化学物质构成的活性剂,所以海豹的肺才如此坚韧有力,在轻松对付高压的同时,还能自如地舒展恢复。
摄取和储存氧气的能力是决定生物能否长时间深潜的主要标志。与陆地动物的区别是,潜水动物在屏住呼吸时主要依赖储存在肌肉中的氧气,而陆地动物却是依靠停留于肺部的氧气。实验数据显示,王企鹅在下潜至510米深时,可将体内全部氧气的47%储存在肌肉中,其余的在血液和肺部循环。宽吻海豚在下潜同样的深度时,能将体内39%的氧气储存在肌肉中。我们人类却不具备潜水途中储存氧气的能力,平时在我们肌肉中只能储存体内15%的氧气。
在海豚、海豹和抹香鲸等深潜高手的肌肉中,肌红蛋白的含量都格外高。肌红蛋白是一种将血液中的氧吸收并储存起来的蛋白质,它为肌肉提供以后可使用的能量。因此,它们的肌肉在不需要进行呼吸的情况下还能坚持长时间的工作。此外,为了节约能量,在下潜时它们还具有降低心率的神奇本领。在美国的加利福尼亚大学,两组科研人员得出的结论颇为接近。7头小象在陆地上的平均心跳为每分钟107次,当它们在海水中下潜时,心跳下降到每分钟39次,下降了64%。在它们潜水的初期,心率一般急剧降低,随着它们下潜的深度不断加大,心率随之缓慢下降,极限记录是每分钟3次。
人在深潜过程中,容易发生减压病。造成减压病的原因是,在下潜时,越来越大的压力会将他肺中的氮气迫压进他的血液或别的组织液中。当他快速返回水面时,氮就会骤然间从溶液中冒出来,这对于所有正常的生理活动都是毁灭性的打击,包括神经功能和血液循环。所以,潜水者在从水下上升时,除必须遵守潜水表或计算机器数据要求外,每上升5米作几秒钟的安全停留,便可以避免减压病的发生。
深潜动物们为什么不得减压病呢?哈佛大学的动物学家吉米·卡瑞恩,不久前揭示了这一谜底。卡瑞恩发现生活在南极洲附近的海豹,它们可以下潜到七八百米的深度。但不论它们下潜多么深,体内的氮的浓度基本不变。原因是它们的肺被强大的水压迅速地压扁了,一开始就阻止了大量的氮气进入血液。所以深潜动物们免去了减压病的烦恼。
小题1:下列关于深海潜水动物肺的特性和功能的理解,不正确的一项是  (  )
A.与人类不同,深海潜水动物的肺可以在保留极少氧气的情况下不受损伤。
B.与人类不同,深海潜水动物的肺在强大水压下变形收缩后迅速恢复。
C.深海潜水动物的肺覆盖着一层活性剂,因而缩展自如,具有降低心率的神奇功效。
D.深海潜水动物的肺覆盖着一层活性剂,因而坚韧有力,具有抗击高压的神奇功效。
小题2:下列关于深海潜水动物体内肌红蛋白的表述,不正确的一项是   (  )
A.深海潜水动物体内肌红蛋白的含量,明显高于一般陆地动物。
B.深海潜水动物体内肌红蛋白是使其肌肉储存氧气的决定性物质。
C.深海潜水动物在不需要呼吸时,肌红蛋白为肌肉提供能量以便持续工作。
D.深海潜水动物在从水下上升时,肌红蛋白为肌肉提供能量以避免减压病。
小题3:根据原文提供的信息,下列表述不符合原文意思的一项是                (  )
A.人类不能长时间深海潜水的原因之一是不能将氧气大量储存于肌肉中。
B.人类不能长时间深海潜水的重要原因是不具有急剧降低心率的能力。
C.深海潜水动物不会得减压病,因为它们的肺部覆盖着一种特殊的活性物质,在被强大水压压扁收缩时,阻止了大量氮气进入血液。
D.深海潜水动物由于肌肉含有一种特殊的肌红蛋白,能将血液中的氧吸收储存起来,提供以后使用的能量,所以可在不需要呼吸时坚持工作。
小题4:根据原文提供的信息,下列推断正确的一项是          (  )
A.人与深海潜水动物一样,不得快速从水下上升,否则将会危及生命安全。
B.深海潜水动物具有深潜能力的根本原因,在于它们的肌肉能够摄取储存大量氧气。
C.人与深海潜水动物存在潜水能力差异的根本原因,在于人不能利用肺来进行深海呼吸。
D.人与深海潜水动物一样,在下潜的过程中,肺部的氮浓度基本不会发生变化。

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老鼠不仅有99%的基因和人类相似,而且在胚胎发育、疾病类型甚至行为上都和人类有可比之处。科学家开始一项耗资1亿英镑的计划:培育不计其数的转基因老鼠。这项计划的目标是在老鼠身上造出糖尿病、心脏病、癌症及精神病等人类主要疾病,揭示上述疾病的遗传根源和环境基础,找到新药物和新疗法。这项计划的协调人维斯特教授说:“欧盟已经认识到老鼠遗传研究之中的无穷潜力。”
“欧洲老鼠”计划是三年前完成的人类基因组计划的后续。那项耗费巨资的DNA排序计划揭示了人体两万种基因的构成。但是,科学家目前仍然不知道其中一半基因的作用或者这些基因能制造哪些蛋白质。
科学家承认,老鼠和人类如此相似的事实的确令人惊讶。医学研究委员会遗传学分部的布朗博士说:“表面看人类和老鼠显然没什么可比性,但其实它们像我们一样常常生病,而且显示出同样的症状。”在一个与人类基因组计划类似的计划之下,构成老鼠基因组的两万种基因都已经排出序列。
“欧洲老鼠”计划将使用一种称作“黑六品系”的老鼠。这类老鼠已经广泛用于实验室,而且完全出自同系交配。每只雄鼠都是其他雄性“黑六”的克隆,每只雌鼠也都是其他雌性“黑六”的克隆。参加“欧洲老鼠”计划的科学家将从这些“黑六”中提取胚胎,消除或改变其中一种基因,再把经过遗传改性的胚胎放回雌鼠子宫,创造一个每名成员体内都有一个变异基因的新种群,科学家将对“黑六”体内的两万种基因重复这个过程。剑桥生物信息科学研究所的伯尼博士说:“最后,这就将使我们得到两万种老鼠,而且每种体内都有一个变异基因。”     然后,科学家将观察这些基因变异时对每种老鼠的外观和行为产生哪些影响。这样,他们就能发现每种基因有什么作用,由此了解相应的人类基因。科学家还希望弄清不同的基因组合对不同的人有哪些影响。人类的主要疾病不是由一种基因而是由多种基因共同作用形成的,这之中还有环境因素。
小题1:下列对“欧盟已经认识到老鼠遗传研究之中的无穷潜力”的理解,不正确的一项是         (  )
A.老鼠遗传研究将揭示人类主要疾病的遗传根源和环境基础。
B.老鼠遗传研究将找到人类主要疾病的新药物和新疗法。
C.老鼠遗传研究将排出构成老鼠基因组两万种基因的序列。
D.老鼠遗传研究将弄清不同的人类基因组合对不同的人的影响。
小题2:根据文中提供的信息,以下推断正确的一项是          (  )
A.“欧洲老鼠”计划是人类基因组计划的后续,它将消除人类疾病,延长人类寿命。
B.如果“欧洲老鼠”计划能使科学家知道人体两万种基因的作用,就能提高人类智力。
C.如果能够发现“黑六”体内每种基因的作用,相应的人类基因的作用就能得以了解。
D.“欧洲老鼠”计划的研究和实施将极大改善人类的生存环境,提高人类的生命质量。

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从前,稍微精确一点说,两亿年前,世界上还没有花。后来,有了蕨类和苔藓,有了松类和苏铁类。但是,这些植物并不形成真正的花和果,其中一些是无性繁殖,以种种手段来克隆自己。有性繁殖是经过相对发展的事情,通常与花粉被释放到风中或水里有关。由于一些纯粹偶然的机会,花粉找到了到达这一种类其他成员那里的途径,一颗小小的、原始的种子就产生了。与现在相比,这个有花之前的世界是一个更为缓慢、简单与沉睡的世界。进化缓慢地持续。世界上的性太少了,它发生在那些靠得很近和种属紧密相连的植物之间。这种保守的繁殖途径就产生了一个生物学上较为简单的世界,因为它所产生的新鲜事物或者变化相对较少。
由于缺乏果实和大种子,不能支撑许多温血的生物,爬行类动物统治着世界。不管什么时候,只要变得寒冷,生命就会减缓为一种爬行。当时的世界看起来更为质朴,比起现在来还要绿,缺乏花果所能带来的色彩和形状模式(更不必提气味了)。美还不存在,也就是说,事物被观看的方式与***毫无关系。
花改变了一切。被子植物——那些能够形成花,然后又形成被包裹住的种子的植物——在白垩纪出现了,它们以极快的速度在世界上传播。现在,不再需要依赖风或水到处运送基因了,植物已经可以谋取动物的帮助了。这是一份共同进化的巨大合同:用营养来换取运送。有了花的出现,各种全新水平的复杂性就来到了这个世界,有了更多的相互依赖,有了更多的信息,有了更多的交流,有了更多的试验。
植物的进化依据新的动力来进行,这就是不同物种之间的吸引。现在,自然选择就更为喜欢那些能够固定住花粉传递者注意力的花,那些能够吸引住采集者的果了。其他生物的种种***在植物进化中变得极为重要了。道理很简单:那些成功地满足了这些***的植物会有更多的后代。美作为一种生存策略出现了。
新的规则加快了进化的速度。更大、更明亮、更甜、更为芬芳,在新的规则下,所有这些品质都很快得到了回报。专门化也得到了回报。由于植物的花粉是被放置在昆虫身上来传递的,这就有可能传递到错误的地方(比如传到那些没有关系的物种的花上),造成一种浪费。所以,能够尽可能地在看和闻上与其他物种区分开来也成为了一种优势。最好是能够掌握单独一种专心致志、愿意献身的花粉传播者。动物的***于是被解析、细分了,植物们则与之相应而专门化了。于是,前所未有的花的多样性就出现了,它们绝大部分有着共同进化和美的标志。  
花变成了果实和种子,而这些也在地球上再次创造生命。靠着生产糖分和蛋白质来诱惑动物去扩散它们的种子,被子植物就增加了世界上食物能量的供应,使得大型的温血哺乳动物有可能出现。没有花,在没有果实的叶子世界里活得很好的那些爬行动物很可能还在统治着世界;没有花,我们可能就不存在。是花产生了我们这些它们的最大钦佩者。
小题1:本文讲述的核心问题是    (  )
A.花与美
B.花与生物进化
C.无性繁殖与有性繁殖
D.进化方式与进化速度
小题2:下列对“花改变了一切”这句话的理解,错误的一项是      (  )
A.花使植物得到了动物的帮助,因而有性繁殖不只发生在种属紧密相连的植物间。
B.花变成了果实和种子,增加了食物能量的供应,为动物种类的增多提供了条件。
C.花的出现改变了缓慢、简单与沉睡的世界,各种全新水平的复杂性来到这个世界。
D.花满足了动植物的***,动物的***被解析、细分,植物也随之相应而专门化了。
小题3:下列与“新的动力”有关系的表述中,错误的一项是       (  )
A.能够成功地满足其他生物***的植物,后代会更多。
B.昆虫受到花的吸引,有时会将花粉传到错误的地方。
C.为满足动物的***,花粉以极快的速度广泛传播。
D.拥有花粉的植物和传播花粉的动物之间存在吸引。
小题4:根据原文提供的信息,下列推断正确的一项是          (  )
A.为了不失去已掌握的单独的一种花粉传播者,花的特征会越来越鲜明。
B.在共同进化中,动物使花的种类越来越多,这将导致无性繁殖逐渐消失。
C.不能生产满足大型温血哺乳动物需要的糖分和蛋白质的植物将会渐渐被淘汰。
D.花的色彩与气味是植物专门化的标志,花有一一对应的动物作为专门的传播者。

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锰结核主要分布在水深4~6公里的深海盆的海底,在东太平洋的克拉里昂断裂带与克里帕顿断裂带之间储量特别大,大约平均每平方米100公斤以上,总量估计可达30亿~50亿吨。锰结核是一种。它外形浑圆,一般是褐色的,往往以贝壳、珊瑚、鱼牙、鱼骨为核心,其他物质成层状生长,包裹核心,含有锰、铁、铜等20多种金属元素。到目前为止,关于锰结核的金属元素供应源有多种说法。早期比较流行的是,大陆或岛屿上岩石风化后分解出的金属离子,被风或河流带入海洋。后来也有人提出,是海底火山、海底风化和水溶液为它提供了所需的金属元素。海水本身是盐类溶液,也可能是重要的金属元素供应源。宇宙尘埃等外空物质也能形成锰结核的元素供应源。近年来,海底多金属矿泉被大量发现,有人提出可能这些矿泉带来的矿物质才是锰结核形成的基本物质基础。
在深水环境下,锰结核不停地生长,单体锰结核生长速度极慢,可全世界的锰结核增长总量十分可观。科学家估计,太平洋的锰结核一年之内生长的铜就可供世界用3年!
关于锰结核的生长机理,存在着较大的分歧。概括起来,主要有三种假说:一是自生化学沉积说,认为海底的PH值增高时,氢氧化铁会围绕一个核心沉淀,这种沉淀物可吸附锰离子并产生催化作用,促使二氧化锰不断生成。二是生物成因说,它的理论根据是,用扫描电子显微镜观察锰结核的表面和内部细微构造时,发现结核表面有很多由底栖微生物形成的空管和微窟窿,当其形成管子时,摄取了大量的微结核于壳内。三是火山活动说,认为火山爆发喷发出大量气体,伴随着锰、铁、铜及其他微量金属,这些金属进入海水中后,沉淀出铁的含水氧化物,使锰和其他金属经过氧化富集、沉淀,形成锰结核。
现在已经估计出,锰结核大约每千年生长1毫米,有的甚至每万年生长1毫米,其生长速度远远低于海底沉积物的堆积速度。可是为什么锰结核没有被厚厚的海洋沉积物埋起来,还有待于人类去发掘。
小题1:根据上下文,下列对“锰结核”的解释,填入横线处最恰当的一项是(  )
A.以海中生物残骸为核心,其他物质层状堆积形成的矿石
B.火山爆发喷发出的含金属元素的气体的凝结物
C.表层含有大量二氧化锰、氢氧化铁等物质的沉淀物
D.含有丰富的锰、铁、铜等金属元素的海底团块
小题2:下列表达不符合原文意思的一项是              (  )
A.锰结核一般是褐色的,在锰结核的“核”上,含有多种金属元素的物质一层包裹一层,外形浑圆。
B.锰结核含有锰、铁等20多种金属元素,它的表面有许多由底栖微生物形成的空管和微窟窿。
C.锰结核的金属元素供应源是大陆或岛屿的岩石、海底火山喷发的气体、本身是盐类溶液的海水以及宇宙尘埃等。
D.锰结核的年增长总量非常大,但就单体的锰结核增长速度看,非常缓慢,远远低于海底沉积物的堆积速度。
小题3:根据本文提供的信息,下列推断合理的一项是         (  )
A.海中的氢氧化铁围绕一个核心沉淀,当海底的PH值增高时,能促使二氧化锰的生成,并最终形成锰结核。
B.锰结核主要分布在深海盆的海底,这与其金属元素供应源和生长机理密切相关。
C.海底火山爆发喷出的炽热气体,能将海中的锰、铁、铜及其他微量金属析出,形成锰结核。
D.锰结核的生长速度不同,体积大小不一,彼此相差很大,因他此无法估计锰结核的年生长量。

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地球气候成因新说
1997~1998年,南美西海岸发生无法预报的海流循环,导致沿岸海水的温度大幅上升,引起气候非典型的破坏性剧变,这就是厄尔尼诺现象。这种现象促使科学家开始专心致志地研究“海洋—大气层”原理。
水的密度是空气的800倍,水的热容量是空气的4倍。3米厚的海洋的热容量等于整个大气层的热容量。但是,大气层能量变换的速度是海洋能量变换的数倍。在“海洋—大气层”系,海洋是惯性媒质,变化缓慢,大气层则变化多端,其全球的稳定性依靠海洋来保持。由此可以得出结论,在全球气候的形成上,世界海洋水域起着重要作用。
人们根据世界洋水域双层(表层和深层)循环原则,开始研究“全球海洋输送”理论。北大西洋是海洋多层循环最活跃的地区,那里就像“锁孔”,钥匙在里面转动,造成地球上气候的不稳定。北半球气候最近10年的变化完全符合“全球海洋输送”理论。
科学家承认,目前在海洋洋流循环方面还有许多问题无法回答,但已经清楚的是,世界洋水域对大气层的热力和动力状态的影响,远远超过人类活动对气候产生的影响。
为了填补“海洋—大气层”原理方面的知识空白,世界气象组织推出一项名为“阿尔戈斯”的国际研究方案。这项方案包括建立一个全球海洋观察网,使用漂流浮标监视海水的变化。漂流浮标分布在世界各地海域,上面安装有测量海水温度和盐度的传感仪。科学家认为,正是海水的温度和盐度这两个因素影响着大气层。
浮标在指定水域的海面固定后,同卫星取得联系。然后,浮标用自身携带的水泵吸入海水,潜至2000米深处后,压力仪发出指令停止下潜,浮标开始在海流中收集信息。10天后浮标浮出海面,将收集到的信息发送给在轨道上运行的卫星。发送完毕后,浮标重新下潜,进入下一个探测周期。与此同时,卫星把接收到的信息发送到气象中心供研究人员分析研究。这项研究已经取得初步结论:太平洋和印度洋的热带海洋水域急剧变暖,上面的大气层也相应开始变暖。
今天,世界各地海域共有3000个漂流浮标在日夜工作。科学家希望利用得到的资料,最终绘制“海洋气象图”。
小题1:从原文看,下列对“阿尔戈斯”方案相关内容的说明,正确的一项是(  )
A.由3000个随洋流上下浮动的浮标组成全球海洋观察网,监测海水变化。
B.用装有海水温度和盐度传感仪的浮标,在深海海流中收集相关信息。
C.用轨道上运行的卫星接收浮标采集的信息,控制浮标工作的全过程。
D.分析和研究浮标探明的深层海水热容量的信息,绘制“海洋气象图”。
小题2:下列表述,不符合原文意思的一项是              (  )
A.海水温度的变化速度远远低于大气温度的变化速度,原因是海水密度远远大于大气密度。B.在“海洋—大气层”系里,海洋被动而大气层主动,海洋变化缓慢,大气层则变化多端。C.活跃的循环洋流像一把钥匙,在北大西洋这一“锁孔”中转动,导致北半球气候的不稳定。D.海洋洋流的温度和盐度,改变了大气层的热力状态和动力状态,从而影响地球气候的形成。
小题3:依据原文的信息,下列推断正确的一项是        (  )
A.根据“海洋—大气层”原理,陆地上大面积水域的热容量,对周边地区的气温也起着一定的调节作用。
B.依据“全球海洋输送”理论,重新调控热带海洋洋流的流向,将有可能在全球范围内形成宜人的气候。
C.关注北大西洋这一“锁孔”,人们就可以有效地预报地球的气候变化,从而避免气象灾害带来的损失。
D.“阿尔戈斯”方案可以解决海流循环无法预报的难题,如利用这一成果,将有可能消除厄尔尼诺现象。

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